ИСТИНА

Для решения проблемы унификации процессов формирования алгоритмического мышления у обучаемых различного возраста, изначально обладающих разными уровнями подготовки в области алгоритмизации и ИКТ-компетентности, нужно сформировать системный подход для решения поставленной задачи, который здесь назван интеграционной методологией. Это означает, что нужно определить наполнение компонентов методической системы обучения (цели обучения, содержание обучения, методы обучения, формы и средства обучения), целью которой является формирование алгоритмического мышления при обучении информатике и программированию с возможным понижением границ сензитивного периода. Практические проблемы исследования состоят в • необходимости определения сензитивных границ возраста формирования алгоритмического мышления; • необходимости определить этапность формирования алгоритмического мышления по возрастным группам; • определить содержание и средства методической системы обучения, целью которой является формирование алгоритмического мышления, что осложняется различным уровнем компетенции в области алгоритмизации и программирования у обучающихся разных возрастных категорий различных учебных ступеней и уровней. Теоретические проблемы исследования состоят в • необходимости концептуализации алгоритмического мышления; • необходимости определения универсального набора задач и понятий для формирования алгоритмического мышления у обучающихся на любом уровне обучения и в любом возрасте; • необходимости спроектировать методическую систему обучения для форсированного обучения информатике и программированию, реализующую процесс поэтапного формирования алгоритмического мышления и с определенными нижними границами сензитивного периода первичного знакомства с основами алгоритмизации и программирования. Объект исследования. Процесс формирования алгоритмического мышления для учащихся разных возрастных категорий при обучении информатике и программированию. Предмет исследования. Методическая система поэтапного формирования алгоритмического мышления при обучении информатике и программированию. Цель исследования. Разработка и экспериментальная проверка в педагогической практике методической системы обучения информатике и программированию, направленной на формирование алгоритмического мышления у учащихся разных возрастных групп. Достижение цели исследования состоит в решении поставленных проблем: • разработка системного подхода формирования алгоритмического мышления для учащихся широкого возрастного охвата при обучении информатике и программированию; • разработка методической системы обучения поэтапного формирования алгоритмического мышления при обучении информатики и программирования с высоким уровнем автоматизации образовательного процесса; • определение границ сензитивного периода первичного знакомства с основами программирования; • разработка цифровых средств обучения информатике и программированию, ориентированных на разные возрастные группы и соответствующих этапам формирования алгоритмического мышления. Гипотеза исследования. 1. Как содержание методической системы обучения, существует такой набор заданий и понятий, успешное поэтапное освоение которых приводит к формированию алгоритмического мышления у обучаемых при условии использования в качестве средств обучения ИКТ-насыщенные цифровые образовательные среды и платформы. 2. Такой набор заданий и понятий является универсальным для успешного формирования основ алгоритмического мышления на всех ступенях обучения (у студентов вузов, включая будущих учителей информатики педуниверситетов, школьников и у дошкольников). Сформированное алгоритмическое мышление едино для учащихся всех возрастов. 3. Возможно понижение границ сензитивного периода первичного знакомства с основами программирования при использовании методической системы обучения с предметно-цифровыми образовательными средами и платформами для обучения информатике и программированию в качестве средств и специальных форм обучения. Решение поставленных проблем осуществляется в ходе выполнения следующих задач исследования: 1. Определить состав алгоритмического мышления и оценить форсированность обучения; 2. Проанализировать закономерности в обучении информатике и программированию в образовательных организациях разных уровней (школа, вуз, дошкольные учреждения), выявить ключевые подходы и методы, способствующие эффективному формированию алгоритмического мышления и навыков программирования у учащихся; 3. Определить набор заданий и понятий, необходимых для поэтапного формирования алгоритмического мышления у учащихся широкой возрастной группы от дошкольников до школьников и студентов; 4. Выявить особенности содержания и форм обучения и разработать методику обучения для понижения границ сензитивного возраста первичного знакомства учеников с элементами алгоритмизации и программирования в методической системе обучения; 5. Разработать предметно-цифровые образовательные среды и платформы в качестве средств и специальных форм обучения информатике и программированию для всех уровней образования – от детских садов до вузов; 6. Осуществить опытно-экспериментальную работу, показывающую возможность понижения границ сензитивного возраста формирования основ алгоритмического мышления при использовании методической системы обучения. Научная новизна результатов. 1. Выявлены основные составляющие алгоритмического мышления и доказана возможность его формирования при использовании практики освоения набора заданий и понятий. 2. Предложена и проверена методика понижения границ сензитивного возраста первичного знакомства с основами алгоритмизации и программирования, способствующая освоению основных научных понятий процедурного программирования дошкольниками для поэтапного формирования алгоритмического мышления. 3. Спроектирована и экспериментально проверена в педагогической практике методическая система обучения с вариативным содержанием, ориентированным на различный возрастной контингент учащихся, включающая практические методы с большим объемом самостоятельной работы, использующая цифровые и предметно-цифровые ИКТ-насыщенные средства обучения и различные формы, ориентированные на возраст и начальный уровень компетенции учеников, существенно повышающая эффективность систематического освоения информатики и программирования. 4. Разработаны и экспериментально проверены в педагогической практике автоматизированные цифровые и предметно-цифровые образовательные среды, как средства обучения методической системы обучения поэтапного формирования алгоритмического мышления студентов вузов, школьников и дошкольников, начиная с 4-ого года жизни. 5. Проведен массовый анализ результатов раннего знакомства с основами алгоритмизации и программирования в дошкольных образовательных организациях, показывающий существенный прогресс в области алгоритмических навыков и умений. Дети в своей массе (78%) показали высокий познавательный интерес, улучшились навыки пространственной ориентации (60% имеют высокий уровень), большинство детей старших групп (90%) умеют решать предложенный набор задач в ЦОС ПиктоМир. Дошкольники показали метапредметные результаты: умение планировать последовательность шагов алгоритма для достижения цели, осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату, вносить коррективы в действия, ориентироваться в разнообразии способов решения задач, строить логические рассуждения и др. 6. При помощи искусственных нейронных сетей проанализированы результаты автоматизированного обследования различных категорий обучающихся: дошкольников, школьников, студентов вузов, включая педагогические университеты, которые использованы для оценки результатов и корректировки педагогической практики спроектированной методической системы обучения. Экспериментальные группы студентов педагогических университетов при увеличении общего объема заданий одинакового уровня сложности на 20-25% показали двукратный рост успеваемости и достигли теоретического максимума усвоения материала. Теоретическая значимость. Полученные результаты послужили основанием для понимания состава алгоритмического мышления, возможностью определить компоновку универсального набора задач и понятий, необходимых для поэтапного формирования такого мышления при использовании в качестве средств обучения предметно-цифровых и цифровых образовательных сред, начиная с раннего возраста дошкольников. Универсальный набор задач и понятий, использованный в педагогической практике в содержании образования методической системы обучения, имеет общее ядро, применимое в обучении от детского сада до общеобразовательных школ и вузов. Спроектирован исследовательский инструментарий, позволяющий автоматизировано оценивать уровень достижений учащихся в процессе обучения информатике и программированию, индивидуализировать образовательный процесс обучаемых, используя элементы искусственного интеллекта давать опережающие оценки будущих уровней компетенций учащихся. Исследовательский инструментарий, как элемент средств обучения методической системы обучения, может быть использован в цифровой трансформации образовательного процесса не только в области преподавания информатики и программирования, но и для естественно-научных и гуманитарных дисциплин, а также в межпредметных курсах. Практическая значимость. Сформулированы основные научные понятия, освоение которых необходимо для формирования алгоритмического мышления. Сформированы наборы практических заданий, выполнение которых способствует эффективному формированию алгоритмического мышления. Успешное поэтапное освоение такого набора заданий возможно с раннего дошкольного возраста. Создана методическая система обучения информатике и программированию, которая может быть использована для обучения учеников различного возраста и уровней компетенций обучаемых. Разработаны и экспериментально проверены в педагогической практике средства обучения – цифровые образовательные платформы и среды, как компоненты методической системы обучения, позволяющие с высоким уровнем автоматизации обучать информатике и программированию, эффективно и успешно формировать алгоритмическое мышление у обучаемых.